桥梁工程 教学课件 ppt 作者 姜福香 主编 第五篇 桥梁墩台20-21章

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1、第五篇第五篇第五篇第五篇 桥梁墩台桥梁墩台桥梁墩台桥梁墩台 20.桥梁墩台的构造与设计桥梁墩台的构造与设计 21.桥梁墩台的计算桥梁墩台的计算 第第20章 桥梁墩台的构造和设计章 桥梁墩台的构造和设计 20.1概述概述 桥梁的重要组成部分，它们是支承桥跨结构并将恒载和 汽车等可变作用传到地基的结构物。 桥梁的重要组成部分，它们是支承桥跨结构并将恒载和 汽车等可变作用传到地基的结构物。 组成：组成：墩（台）帽、墩（台）身和基础三部分墩（台）帽、墩（台）身和基础三部分 桥梁墩、台不仅本身应具有足够的强度、刚度和稳定 性，而且对地基的承载能力、沉降量、地基与基础之 间的摩阻力等也都提出了一定的要求，

2、以避免在上述 荷载作用下有过大的水平位移、转动或者沉降发生。 另外，还要重视艺术造型上的美观，使桥梁功能与环 境景观更加协调统一 桥梁墩、台不仅本身应具有足够的强度、刚度和稳定 性，而且对地基的承载能力、沉降量、地基与基础之 间的摩阻力等也都提出了一定的要求，以避免在上述 荷载作用下有过大的水平位移、转动或者沉降发生。 另外，还要重视艺术造型上的美观，使桥梁功能与环 境景观更加协调统一。 拉萨河铁路桥拉萨河铁路桥“牦牛腿牦牛腿”造型的主桥桥墩造型的主桥桥墩 按照受力和构造特点，公路桥梁上常用的墩台大体可归 纳为两大类： 按照受力和构造特点，公路桥梁上常用的墩台大体可归 纳为两大类： （1）重力

3、式墩台）重力式墩台靠自身重量来平衡外力而保持稳定靠自身重量来平衡外力而保持稳定 材料：天然石材或片石混凝土材料：天然石材或片石混凝土 适用性：地基良好的大、中型桥梁或流冰、漂浮 物较多的河流中。在砂石料方便的地区，小桥也往往采 用重力式墩台。 适用性：地基良好的大、中型桥梁或流冰、漂浮 物较多的河流中。在砂石料方便的地区，小桥也往往采 用重力式墩台。 （2）轻型墩台）轻型墩台刚度小，借助结构物的整体刚度和材 料强度承受外力 刚度小，借助结构物的整体刚度和材 料强度承受外力 材料：大多用钢筋砼或少筋砼材料：大多用钢筋砼或少筋砼 20.2桥墩的类型与构造桥墩的类型与构造 20.2.1梁桥桥墩梁桥桥

4、墩 根据墩身结构形式有重力式墩、柱式墩、柔性排架墩、 钢筋混凝土空心墩及实体薄壁墩等。 根据墩身结构形式有重力式墩、柱式墩、柔性排架墩、 钢筋混凝土空心墩及实体薄壁墩等。 20.2.1.1重力式桥墩重力式桥墩 （1）墩帽）墩帽 墩帽是桥墩顶部的传力部分，它通过支座直接承托上部结 构，并将荷载传到墩身上，应力较集中。 墩帽是桥墩顶部的传力部分，它通过支座直接承托上部结 构，并将荷载传到墩身上，应力较集中。 12 2 222bfaacc+ 顺桥向：顺桥向： 011 2 2feeeaa=+ 横桥向的墩帽最小宽度横桥向的墩帽最小宽度B B=桥跨结构两外侧主梁中心间距桥跨结构两外侧主梁中心间距+支座底板

5、横向宽度支座底板横向宽度+2+ 支座垫板至墩台边缘最小宽度的支座垫板至墩台边缘最小宽度的2倍倍 墩帽配筋墩帽配筋 支承垫石：支承垫石： 悬臂式和托盘式墩帽：悬臂式和托盘式墩帽： （2）墩身）墩身桥墩的主体。桥墩的主体。 顶宽：顶宽：对小跨径桥不宜小于对小跨径桥不宜小于80cm；对中等跨径桥不宜 小于 ；对中等跨径桥不宜 小于100cm；对大跨径桥，视上部结构类型而定。；对大跨径桥，视上部结构类型而定。 侧坡：侧坡：一般采用一般采用20:130:1，小跨径桥可采用直坡。，小跨径桥可采用直坡。 截面型式：截面型式：有圆形、圆端形、尖端形、矩形等数种。有圆形、圆端形、尖端形、矩形等数种。 材料：材料

6、：墩身通常用混凝土浇筑，或用浆砌块石和料石砌 筑，也可用混凝土预制块砌筑。 墩身通常用混凝土浇筑，或用浆砌块石和料石砌 筑，也可用混凝土预制块砌筑。 （3）防撞击构造：）防撞击构造： 在有强烈流冰或大量漂浮物的河流上，桥墩的迎冰面应 设置破冰棱 在有强烈流冰或大量漂浮物的河流上，桥墩的迎冰面应 设置破冰棱 20.2.1.2空心桥墩空心桥墩 介于重力式桥 墩和轻型桥墩之间 介于重力式桥 墩和轻型桥墩之间60m 以上的高桥墩绝大部分 都是空心墩。混凝土空 心式桥墩可适用于高度 小于 以上的高桥墩绝大部分 都是空心墩。混凝土空 心式桥墩可适用于高度 小于50m的桥墩。在通 航、有流冰及漂流物较 多的

7、河流上不宜使用 的桥墩。在通 航、有流冰及漂流物较 多的河流上不宜使用 空心墩常用的截面型式空心墩常用的截面型式 20.2.1.3轻型桥墩轻型桥墩 （1）桩（柱）式桥墩）桩（柱）式桥墩 由立柱、盖梁和承台组成，公路桥梁采用较多的桥墩型式。 一般采用钢筋混凝土材料建造。 依据水流及漂流物或流冰的情况，可采用单柱式、双柱式、 多柱式、哑铃型以及混合双柱式。 由立柱、盖梁和承台组成，公路桥梁采用较多的桥墩型式。 一般采用钢筋混凝土材料建造。 依据水流及漂流物或流冰的情况，可采用单柱式、双柱式、 多柱式、哑铃型以及混合双柱式。 柱身的截面形式有圆形、方形、六角形等。柱身的截面形式有圆形、方形、六角形等

8、。 盖梁配筋构造盖梁配筋构造 （2）钢筋混凝土薄壁桥墩）钢筋混凝土薄壁桥墩 是一种新型桥墩，截面型式有一字形、是一种新型桥墩，截面型式有一字形、I形、箱形等。形、箱形等。 特点：特点：圬工体积小，结构轻巧，施工简便，外型美观， 过水性良好，故适用于地基土软弱的地区。一般用于中 小跨径桥梁上。 圬工体积小，结构轻巧，施工简便，外型美观， 过水性良好，故适用于地基土软弱的地区。一般用于中 小跨径桥梁上。 （3）柔性排架桩墩）柔性排架桩墩 柔性排架桩墩是由单排或双排的钢筋混凝土桩与钢筋 混凝土盖梁连接而成。 柔性排架桩墩是由单排或双排的钢筋混凝土桩与钢筋 混凝土盖梁连接而成。 特点：特点：可以通过一

9、些构造措施，将上部结构传来的水平作 用（汽车制动力、温度作用等）传到全桥的各个柔性墩 上，以减小单个柔性墩所受到的水平作用，从而达到减小 桩墩截面的目的。 可以通过一些构造措施，将上部结构传来的水平作 用（汽车制动力、温度作用等）传到全桥的各个柔性墩 上，以减小单个柔性墩所受到的水平作用，从而达到减小 桩墩截面的目的。 立面侧面侧面 地面(冲刷)线 单排架双排架 L0 h 20.2.2 拱桥桥墩拱桥桥墩 20.2.2.1重力式桥墩重力式桥墩 普通墩普通墩 单向推力墩单向推力墩 1.2.2.2轻型桥墩轻型桥墩 拱桥桩柱式桥墩拱桥桩柱式桥墩 拱桥轻型单向推力墩拱桥轻型单向推力墩 20.3桥台的类型

10、与构造桥台的类型与构造 20.3.1梁桥桥台梁桥桥台 20.3.1.1重力式桥台重力式桥台 形式：形式：U型桥台、埋置式桥台、八 字式和一字式桥台 型桥台、埋置式桥台、八 字式和一字式桥台 （1）U型桥台型桥台 由台帽、台身和基础三部分组成， 因台身由前墙和两个侧墙构成，形 似 由台帽、台身和基础三部分组成， 因台身由前墙和两个侧墙构成，形 似U字的结构，故称字的结构，故称U型桥台。型桥台。 适用于填土高度在适用于填土高度在410m以下或跨 度稍大的桥梁。 以下或跨 度稍大的桥梁。 U型桥台尺寸型桥台尺寸 （2）实体埋置式桥台）实体埋置式桥台 将台身埋置于台前溜坡内，不需要另设翼墙，仅由台帽两

11、 端耳墙与路堤衔接。 适用于河滩宽浅，地质良好，河床稳定的多孔桥，台高一 般为 将台身埋置于台前溜坡内，不需要另设翼墙，仅由台帽两 端耳墙与路堤衔接。 适用于河滩宽浅，地质良好，河床稳定的多孔桥，台高一 般为410m。 （3）八字形、一字形桥台）八字形、一字形桥台 台身两侧为独立的翼墙，一般将台身与翼墙分开砌筑。 翼墙张开的角度，一般为 台身两侧为独立的翼墙，一般将台身与翼墙分开砌筑。 翼墙张开的角度，一般为3045并可根据需要适当变 动角度。 并可根据需要适当变 动角度。 20.3.1.2轻型桥台轻型桥台 常见的有设有支撑梁的轻型桥台、钢筋混凝土薄壁桥 台、埋置式轻型桥台及组合式桥台。 常见

12、的有设有支撑梁的轻型桥台、钢筋混凝土薄壁桥 台、埋置式轻型桥台及组合式桥台。 （1）设有支撑梁的轻型桥台）设有支撑梁的轻型桥台 轻型桥台之间或台与墩之间设置轻型桥台之间或台与墩之间设置35根支撑梁，桥台 与支撑梁及上部结构形成四铰框架。 根支撑梁，桥台 与支撑梁及上部结构形成四铰框架。 适用于单跨或少跨的小跨径桥梁适用于单跨或少跨的小跨径桥梁 上部构造 支撑梁 支撑梁 一字形翼墙 八字形翼墙 梁 桥中心线 撑 支 台 身 前墙 60 造 上 部 构 立柱 1:0.8 耳墙 基础 砂垫层地基 锚固栓钉 a ) ) b （2）薄壁轻型桥台（2）薄壁轻型桥台 由扶壁式挡土墙和两侧的薄壁侧墙构成。 适

13、用：软弱地基。 由扶壁式挡土墙和两侧的薄壁侧墙构成。 适用：软弱地基。 常用的型式：有悬臂式、扶壁式、撑 墙式及箱式等。 常用的型式：有悬臂式、扶壁式、撑 墙式及箱式等。 （3）轻型埋置式桥台（3）轻型埋置式桥台 将台身埋在锥形护坡中，只露出台帽在外，以安置支座 及上部构造。 将台身埋在锥形护坡中，只露出台帽在外，以安置支座 及上部构造。 按台身的结构形式不同可分为：桩柱式（双柱或四柱）、 构架式、墙式及半重式。 按台身的结构形式不同可分为：桩柱式（双柱或四柱）、 构架式、墙式及半重式。 桩柱式埋置式桥台桩柱式埋置式桥台 框架式桥台框架式桥台 墙式埋置式桥台墙式埋置式桥台 （4）组合式桥台（4

14、）组合式桥台 20.3.2 拱桥桥台拱桥桥台 20.3.2.1重力式桥台重力式桥台 拱桥重力式拱桥重力式U形桥台形桥台 20.3.2.2轻型桥台轻型桥台 八字形桥台八字形桥台U字形桥台背撑式桥台字形桥台背撑式桥台 靠背式框架桥台靠背式框架桥台 20.3.2.3组合式桥台组合式桥台 20.3.2.4齿槛式桥台齿槛式桥台 20.3.2.5空心桥台空心桥台 第第21章 桥梁墩台的计算章 桥梁墩台的计算 21.1桥墩的计算桥墩的计算 21.1.1桥墩计算中的作用桥墩计算中的作用 恒载、土重和侧向土压力、混凝土收缩及徐变 的影响力、预应力（组合式桥墩）、基础变位 作用、水的浮力 恒载、土重和侧向土压力、

15、混凝土收缩及徐变 的影响力、预应力（组合式桥墩）、基础变位 作用、水的浮力 永久荷载： 可变作用： 永久荷载： 可变作用：车道荷载、冲击力（柱式墩台）、离心力、 车道荷载引起的侧向土压力、人群荷载；纵、横向风力、 制动力、流水压力、冰压力、支座摩阻力；在超静定结 构中尚需考虑温度变化的影响力； 车道荷载、冲击力（柱式墩台）、离心力、 车道荷载引起的侧向土压力、人群荷载；纵、横向风力、 制动力、流水压力、冰压力、支座摩阻力；在超静定结 构中尚需考虑温度变化的影响力； 偶然作用：偶然作用：地震作用、船只或漂浮物的撞击作用地震作用、船只或漂浮物的撞击作用 作 用 作 用 （1）梁桥重力式桥墩（1）梁

16、桥重力式桥墩 1）第一种组合：1）第一种组合：按在桥墩各截面 上可能产生最大竖向力的情况进行 组合。 按在桥墩各截面 上可能产生最大竖向力的情况进行 组合。 21.1.2重力式桥墩计算重力式桥墩计算 21.1.2.1作用效应及其组合作用效应及其组合 Ngk G ) 可变作用 P qk k NgkNQk NQk 2）第二种组合。）第二种组合。按桥墩各截面 在顺桥方向上可能产生的最大 偏心距和最大弯矩的情况进行 组合。 按桥墩各截面 在顺桥方向上可能产生的最大 偏心距和最大弯矩的情况进行 组合。 G Ngk )b 可变作用 Ngk kP qk F H FWL NQk 3）第三种组合。）第三种组合。按桥墩各截面 在横桥方向上可能产生最大偏 心和最大弯矩的情况进行组合。 按桥墩各截面 在横桥方向上可能产生最大偏 心和最大弯矩的情况进行组合。 G )c Ngk FWh2 FWh1 F FW NQk （2）拱桥重力式桥墩（2）拱桥重力式桥墩 1）顺桥方向的作用及其效应组合）顺桥方向的作用及其效应组合 普通：普通